Способ изготовления строительных изделий

ИСАН ПАТЕНТУ сметхода ельно коли- ализа- верхник.;Ка тельздухе анием нност риало Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(71) Полевский криолитовый завод(73) Полевский криолитовый завод(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование: в химической промышлеи промышленности строительных мате в) ЮУ (и) 2002717 С 1 51) 5 С 04 ЕТЕНИЯ Сущность изобретения: способ заключается в шении в 2 стадии кислого фторангидрита, о производства плавиковой кислоты с предвари подготовленной активированной известью в честве 3 - 7 мас% с одновременной нейтр цией и измельчением смеси до удельной по ности 3000-5000 см /г с последующим форгнием,твердение изделий проводят последова но сначала во влажных условиях затем на во При необходимости вводят перед формов добавку. 1 табл.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к способам получения строительнь 1 х изделий и может быть использовано при переработке кислого фторангидрита (ЕА) - отхода производства плавиковой кислоты (НЕ) на строительные изделия.Известные способы получения строительных и вяжущих материалов из ангидрита и кислого фторангидритаотхода производства НЕ имеют существенные недостатки; сложную технологическую схему, включающую стадии охлаждения ГА и двухстадийную нейтрализацию кислого ЕА известковой мукой (10-30 ) и гашеной известью (2-10 О, от массы материала); сложные составы сыоьевых смесей с использованием дефицитных и дорогостоящих активирующих добавок, Например, при получении ангидритового цемента вводится 5 добавок;2 - 5 О извести, 0,5 - 1,0 бисульфата или сульфата натрия, 0,5 - 1,00 железного или медного купороса, 3 - 8 обожженного при 800 - 900 С доломита и 10-15/, основного доменного шлака. В других способах используются добавки портландцемента, белой сажи, модифицированной водным раствором аммиака, оксида кальция и цемента.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является способ изготовления строительных и вяжущих материалов с повышенной водостойкостью,Недостаток прототипа заключается в том, что для получения вяжущего на основе природного энгидрита или отхода химических производств предлагается одновременное использование трех-четырех дефицитн ых и доро гостоя щих добавок. сульфата калия, портландцемента, высокоглиноземистого цемента и мергеля. Кроме того, вяжущий материал (по прототипу) имеет низкую начальную прочность, что приводит к длительному выдерживанию изделий в формах до распалубки (в течение суток), увеличению продолжительности технологического цикла, а также к увеличению затрат на изготовление изделий.Целью изобретения является повышение прочности и. водостойкости изделий, уменьшение времени их выдерживания до распалубки и удешевление способа получения строительных изделий,Это достигается тем, что способ получения строительных изделий включает следующие стадии:приготовление эктивированной извести путем обработки в инерционной мельнице до достикения содержания активного СаО 91-95смешение кислого ЕА - отхода производства НЕ с активированной известью в дезинтеграторе;смешение и нейтрализация кислого ЕА с одновременным измельчением до удельной поверхности 3000-5000 см /г в шаровой мельнице;смешение в случае необходимости получения иэделий повышенного качества с добавками-активаторами (гашеной известью или малосернистыми отходами промышленности: металлургическими шлаками, золой уноса, хвостами флотации), а также при необходимости с наполнителями (песок, керамзит, недробленые шлаки и т.д.) для придания требуемых эксплуатационных свойств;формирование изделий литьем или прессованием при постепенном повышении давления до 20-50 МПа;твердение изделий в две стадии: на первой - в течение 5-14 сут. в условиях 90 - 100влажности, на второй - в течение 14-23 сут на воздухе при 40 - 70 Д влажности.При формировании изделий литьем рас- палубка производится после 6-12 ч, при формировании иэделий прессованием распалубкэ осуществляется немедленно,Высокие показатели строительных изделий и их низкая себестоимость обеспечиваются совокупностью предложенных в заявке стадий обработки кислого фторангидрита. Во-первых, в предложенном способе исключается "мокрая" нейтрализация кислого ЕА гашеной известью или известняком при высокой водотвердом отношении, предусматриваемых в известных способах. При сухой нейтрализации ЕА значительно упрощается технология и аппаратурное оформление процесса вследствие исключения сложной стадии фильтрации и обезвреживания большого количества сточных вод. Однако, сухая нейтрализация ЕА возможна только высокоактивной тонкоизмельченной известью, Но в Уральском регионе вынуждены использовать плохообожкенную низкосортную и некондиционную кальциевую известь с содержанием СаО 40-65)( вследствие большого дефицита сортовой строительной извести. Поэтому одним из преимуществ предложенного способа получения строительных изделий высокого качества является воэможность работать и на укаэанной извести вследствие предусмотренной в способе стадии активации малоактивной извести в инерционной мельнице досодержания СаО 91 - 95 с размером частиц 60 - 100 мкм.Полнота и высокая скорость нейтрализации серной и плавиковой кислот обеспечивается использованием активированной извести, гомогенизацией кислого ЕА и извести в дезинтеграторе и проведений нейтрализации с одновременным измельчением РЛ в шаровой мельнице, Степень измельчения фторангидрита обусловлена временем, необходимым для нейтрализации кислого фторангидрита и колеблется в интервале от 3000 до 5000 см /г,Более глубокое измельчение ГА( 5000 см /г) нецелесообразно, т.к. при этом не наблюдается улучшения вяжущих свойств. Время нейтрализации и измельчения ГА определяется содержанием. серной кислоты, которое изменяется в интервале от 0,5 до 10,0 мас Оксид кальция вводится в количестве, необходимом для связывания серной кислоты, кроме того, предусматривается избыток СаО 20-60 от стехиометрии), который необходим для повышения скорости нейтрализации и улучшения вяжущих свойств нейтрализованного фторангидрита, Повышение дозировки оксида кальция7 к массе кислого РА нецелесообразно, так как повышается расход извести и ухудшаются вяжущие свойства материала вследствие повышения водопотребности и уменьшения количества воды, необходимой для гидратации Са 504. Улучшение вяжущих свойств нейтрализованного и измельченного фторангидрита обусловлено присутствующими в нем мелкодисперсными Са 304 2 НгО (продукт нейтрализации серной кислоты) и СаГг, которые выполняют роль твердой подложки в процессе зарождения кристаллов дигидрата сульфата кальция, при этом скорость зарождения новой фазы на два порядка выше, чем в объеме раствора. Комбинированный режим тоердения иэделий обеспечивает оптимальное соотношение между скоростью удаления гигроскопической влаги в процессе твердения и скоростью перехода СаЯО - Са 504 0,5 НгО-+Са 304 2 НгО. которые являются определяющими в наборе прочности, Время твердения в каждом режиме обусловлено влажностью окружающей среды и составом вяжущего. Продолжительность стадии твердения изделий обусловлена достижением необходимой степени гидратации сульфата кальция и прочности изделий. Чем выше влажность на первой стадии и ниже на второй, тем меньше суммарное время твердения изделий для55 уплотнением изготовляют изделия, которые расформовываются через 1 сут твердения и хранятся при 20 С в течение 28 сут.Для изготовления строительных изделий по предлагаемому способу кислый фторангидрит (РА) смешивают с добавкой достижения отгрузочной и марочной прочности, которое колеблется от 11 до 22 суток.Прочность на сжатие строительных изделий, полученных по прессовой техноло 5 гии, составляет 36-43 МПа, по литьевой -23 - 28 МПа, коэффициент водостойкости соответственно 0,93 - 0,96 и 0.85 - 0,90.Получение иэделий повышенного качества достигается введением перед формо 10 ванием добавок. В качестве добавкииспользуют гашеную известь или малосернистые отходы промышленности: металлургические шлаки, золу-унос, хвосты флотациис содержанием алюминия не менее 7,515 АЬОз и железа не более 5,0;4 РеО, которыевводятся в количестве 2-20. В присутствии указанных добавок улучшается формуемость изделий, ускоряются процессыгидратации фторангидрита и образования20 гидросульфоалюминатов, гидросульфоферритов кальция, в результате чего уменьшается выдерживания в формах на 20 - 50;4, атакже увеличивается прочность на 11 - 100;и водостойкость изделий на 3-12 ;4, что25 расширяет область применения получаемых изделий, При необходимости в шихтуперед формованием вносится наполнительдля придания требуемых эксплуатационныхсвойств (керамзит, песок и др,),30 Экономическая эффективность предлагаемого способа обусловлена уменьшениемзатрат на эксплуатацию шламохранилища иприбылью от реализации продукции. Народохозяйственный эффект заключается так 35 же в уменьшении количества вредныхвыбросов в атмосферу и грунтовые воды,поступающих с кислым фторангидритом, вэкономии природного сырья и снижении дефицита строительных материалов.40 При утилизации кислого ГА на другихзаводах, выпускающих плавиковую кислоту,он возрастает более, чем в 3 раза.Предлагаемый способ апробирован приполучении опытно-промышленных партий45 вяжущего и изделий на основе фторангидрита Полевского криолитового завода,Для изготовления водостойкого вяжущего материала по прототипу измельчают совместно (до удельной поверхности50 2500 см /г) 660 кг ангидрита, 290 кг мергеля,г40 г безводной извести, 10 кг сульфата калия. 1000 кг полученного материала перемешивают с 40 кг портландцементе и затворяют 350 кг воды, литьем или обычнымпредварительно полученной активированной извести в количество 3-7 от массы РА в дезинтеграторе и шаровой мельнице с одновременной ней 1 рализацией и иэмельчением до удельной поверхности (Я) 3000-5000 см /г и формуют изделия поглитьевой или прессовой технологии, которые подвергают твердению в течение 5-14 сут при 90-1000/О-ной влажности (ЧЧ) и в течение 14-23 суток на воздухе при 40-70%- ной влажности.Образец 1, СаО =- 4 , с 2.- 3500 см /г, Прессование, Условия твердения: 7 сут при ЧЧ = 95% и 21 сутки на воздухе при ЧЧ = 60%,Образец 2, СаО = 5 , 3 = 5000 смг/г, Прессование. Условия твердения: 7 сут при ЧЧ = 950 и 14 сут на воздухе при ЧЧ - 50- 600/О.Образец 3. СаО "4.9 , с 2=4200 см /г, Литье с введением 20 наполнителя - песка, Условия твердения: 5 сут при ЧЧ = 95- 960 и 23 сут на воздухе при Я = 60-700,Образец 4. СаО = 30/, 5 = 4800 см /г. Литье, Условия твердения: 10 сут при ЧЧ ".9870 и 18 сут на воздухе при ЧЧ - 50 - 600.Образец 5, СаО = 7/, Я см /г, Литье с введением наполнителя - 200/О песка. Условия тверрения: 7 сут при ЧЧ - 90. - 95 и 21 сут на воздухе при ЧЧ = 40-600,Образец 6, СаО = 7%, Я " 3700 см /г, Литье с введением 20% песка. Условия твердения; 5 сут при ЧЧ = 90-95 /О и 23 сут при ЧЧ = 40-60" ,Образец 7, СаО = ЗО , Я - 3800 смг/г. Прессование, Условия твердения: 14 сут при ЧЧ = 90-95% и 14 сут на воздухе при ЧЧ=50 - 60,Образец 8. СаО = 7%, 5 - 4000 смг/г. Прессование, Условия твердения, 5 сут и ри ЧЧ = 90-95% и 23 сут на воздухе при ЧЧ = -50 - 60,Образец 9, СаО - бтл, Б - 4000 сглг. Добавка 20% доменного шлака с 9 = 0100 ем /г (химический состав шлака Нижне-Тагильского металлургического комбината, 12,80 А 20 э: 36,13 ЯО 2; 42,11 СаО; 1,24 ЕегОэ; 6,92 М 90; 173 ЯОэ). Прессование, Условия твердения: 7 сут при ЧЧ = 90-950 и 21 сут на воздухе при ЧЧ - 50-60%Образец 10, СаО - 3%, Я = 4000 см /г, Добавка гашеной извести 2, Прессование. Условия твердения, 10 сут при ЧЧ = 90-95 О/,и 18 сут на воздухе при ЧЧ = 50-60%.Образец 11. СаО = 3%, 5=- 4500 см /г,Добавка 20 доменного шлака, Яшдака5 "5100 см /г. Литье. Условия твердения: 5сут при ЧЧ950 и 23 сут при ЧЧ = 40-500.Образец 12, СаО = 4 , 5 .= 3100 см /г.Добавка 20/О золы-уноса, Яэоды " 4500 см /г(химический состав, О/,: 32,80 А 20 э; 0,8510 СаО; 0,30 М 90; 4,60 ЕегОэ: ЯОг - остальное). Прессование. Условия твердения: 7 сутпри ЧЧ = 90-950 и 21 сут на воздухе при ЧЧ==5000 см /г, Литье. Условия твердения: 142сут при ЧЧ = 95% и 14 сут на воздухе привлажности около 60%,Вяжущие свойства и коэффициенты во 20 достойкости строительных изделий представлены в таблице. Из таблицы видно, чтохарактеристики изделий, полученных попредлагаемому способу, превосходят изделия, полученные по прототипу.25 Изменение дозировки активированнайизвести на стадии нейтрализации, степениизмельчения, вида добавки и режима твердения в пределах формулы изобретенияприводит к аналогичным результатам,30 Увеличение или уменьшение характеристик способа получения строительных изделий за пределами формулы изобретениявлечет за собой ухудшение свойств изделий.(56) Комар А.Г. - Строительные материалы и35 изделия. МВ,Ш, 1988, с,527.Фомин В.К. и др, ЖХП, гл 11, 1985, с.678,Селезнев Г,Я, - Сб, трудов "Совершенствование технологии вяжущих и бетонов".Пермь. 1987, с,119.40 . Чебуков М.Ф, Игнатьева Л,ПИзв. Руэов СССР, И. 10, 1958, с, 11.Федорчук Ю,М., Курин Н,П., Тураев Н.С.- 1 Х Всесоюзный симпозиум по химии неорганических фторидов. ч,11. Москва. 1990,45 с,335.Гашкова В,ИСавинкова Е,И Десяткин В.Н. и др. ЖПК, й. 8, 1983, с.1774,Морова А.А. - канд, диссПермь, 1968 г.Гашкова В,И. - канд.дисс., Свердловск,50 1974 г,.Патент ФРГ Мтй. 3433467,кл, С 04 В 13/14, 1983.Форь изобретенияГОТОВЛЕНИЯ СТРО 1, СПОСОБ ИЗ И- ТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий перемешивание фторангидрита с добавкой и эатворение водой с последующим формованием литьем или прессованием, распалубкой и твердением, , отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и водостойкости иэделий, уменьшения времени их выдерживания до распалубки, а также удешевления, в качестве добавки используют известь в количестве 3 - 7, которую предварительно измельчают в инерционной мельнице до достижения содержания активного СаО в ней 91 - 95, перемешивание осуществляют в две стадии, сначала в дезинтеграторе, затем в шаровой мельнице до достижения удельной поверхности 3000 - 5000 см /г, а 10 твердение иэделии проводят последовательно в течение 5 - 14 сут при 90 - 100, - ной влажности и в течение 14 - 23 сут на воздухе при 40-70 Я-ной влажности,2. Способ по п,1, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и еодостойкости, при эатворении вводят гашеную известь или малосернистый отход промышленности с содержанием И 20 з не менее 75 и РегОз не более 5, один иэ группы; металлургический шлак, зола-унос, хвосты флотации.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после формования литьем распалубку осуществляют после б - 12 ч.4. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что после формования прессованием распалубку осуществляют немедленно.